본 논문은 신․재생에너지중 최근 폭발적인 성장세를 보여주고 있는 태양광 발전시스템의 BIPV시스템을 주요 연구과제로 선정하였다. BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템은 건물의 지붕 및 입면을 외벽 마감재 대신 PV모듈로 대체하여 전기 생산과 외부 마감재의 기능을 동시에 충족할 수 있는 기능을 가지고 있다. 기존 태양광 발전시스템에 비해 별도의 설치부지가 필요 없고, 기존 건축 외장재를 대체하기 때문에 비용 절감의 이중효과를 기대할 수 있다. 그렇지만 BIPV시스템을 건물 외관에 적용하려 할 때는 BIPV모듈의 설계 및 구조적 특성 파악이 필요하며, 대지 및 건물의 형상 분석과 인접 건축물과의 조화, 주변 건물의 음영, 설치각도, 기타 건축물 자재로서의 수밀성, 기밀성, 단열성 등이 고려되어야 한다.
이에 본 논문에서는 『서울시청사』를 표준모델로 선정하여, BIPV시스템 설계시 주요 고려요소인 일사량, 음영, ...
본 논문은 신․재생에너지중 최근 폭발적인 성장세를 보여주고 있는 태양광 발전시스템의 BIPV시스템을 주요 연구과제로 선정하였다. BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템은 건물의 지붕 및 입면을 외벽 마감재 대신 PV모듈로 대체하여 전기 생산과 외부 마감재의 기능을 동시에 충족할 수 있는 기능을 가지고 있다. 기존 태양광 발전시스템에 비해 별도의 설치부지가 필요 없고, 기존 건축 외장재를 대체하기 때문에 비용 절감의 이중효과를 기대할 수 있다. 그렇지만 BIPV시스템을 건물 외관에 적용하려 할 때는 BIPV모듈의 설계 및 구조적 특성 파악이 필요하며, 대지 및 건물의 형상 분석과 인접 건축물과의 조화, 주변 건물의 음영, 설치각도, 기타 건축물 자재로서의 수밀성, 기밀성, 단열성 등이 고려되어야 한다.
이에 본 논문에서는 『서울시청사』를 표준모델로 선정하여, BIPV시스템 설계시 주요 고려요소인 일사량, 음영, 방위각 및 경사각에 대하여 중점적으로 알아보았다. 이를 토대로 주변 입지를 분석하고 계절별(동지, 춘․추분, 하지) 시간대별 음영시뮬레이션을 통하여 음영에 의한 피해를 분석하였다. 아울러 태양광발전 시뮬레이션 툴인 PVSYST를 이용하여 일사량, 태양광 설치각도 및 방위, 모듈, 인버터 사양, 어레이 구성에 따른 세부 데이터를 입력후 연간 발전량과 종합효율을 예측해보았다. 또한 방위각(정서~정남~정동, 15°간격)과 경사각(0~90°, 15°간격)을 임의로 조절해 가며 발전량의 변화를 관찰하였다. 이를 토대로 BIPV시스템에서 에너지 성능의 효율성을 최대화 할 수 있는 설치방안을 제시하였다.
본 논문은 신․재생에너지중 최근 폭발적인 성장세를 보여주고 있는 태양광 발전시스템의 BIPV시스템을 주요 연구과제로 선정하였다. BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템은 건물의 지붕 및 입면을 외벽 마감재 대신 PV모듈로 대체하여 전기 생산과 외부 마감재의 기능을 동시에 충족할 수 있는 기능을 가지고 있다. 기존 태양광 발전시스템에 비해 별도의 설치부지가 필요 없고, 기존 건축 외장재를 대체하기 때문에 비용 절감의 이중효과를 기대할 수 있다. 그렇지만 BIPV시스템을 건물 외관에 적용하려 할 때는 BIPV모듈의 설계 및 구조적 특성 파악이 필요하며, 대지 및 건물의 형상 분석과 인접 건축물과의 조화, 주변 건물의 음영, 설치각도, 기타 건축물 자재로서의 수밀성, 기밀성, 단열성 등이 고려되어야 한다.
이에 본 논문에서는 『서울시청사』를 표준모델로 선정하여, BIPV시스템 설계시 주요 고려요소인 일사량, 음영, 방위각 및 경사각에 대하여 중점적으로 알아보았다. 이를 토대로 주변 입지를 분석하고 계절별(동지, 춘․추분, 하지) 시간대별 음영시뮬레이션을 통하여 음영에 의한 피해를 분석하였다. 아울러 태양광발전 시뮬레이션 툴인 PVSYST를 이용하여 일사량, 태양광 설치각도 및 방위, 모듈, 인버터 사양, 어레이 구성에 따른 세부 데이터를 입력후 연간 발전량과 종합효율을 예측해보았다. 또한 방위각(정서~정남~정동, 15°간격)과 경사각(0~90°, 15°간격)을 임의로 조절해 가며 발전량의 변화를 관찰하였다. 이를 토대로 BIPV시스템에서 에너지 성능의 효율성을 최대화 할 수 있는 설치방안을 제시하였다.
With the recent continuous growth of world economy, energy demand is increasing rapidly. As more than 80% of world energy consumption depends on the fossil fuel such as oil and coal, global society is experiencing serious air pollution and weather change because of the destroyed environments. Relate...
With the recent continuous growth of world economy, energy demand is increasing rapidly. As more than 80% of world energy consumption depends on the fossil fuel such as oil and coal, global society is experiencing serious air pollution and weather change because of the destroyed environments. Related to this, many countries in the world including Korea tried to replace the existing fossil fuels with infinite, clean, cheap new regeneration energy and change the paradigm of national industry. In this study, BIPV system which shows explosive growth among solar power generation system among new regeneration energies was selected as a main study subject. BIPV(Building Integrated Photovoltaic) system replaces exterior finishing material of roof and walls with PV modules to satisfy the functions of electricity production and exterior finishing materials. It does not need a separate installation place unlike other conventional solar generation system and it can save cost because it replaces conventional exterior finishing materials. As it is being developed in the form of curtain wall, roof window, shade or PV roof tile, it can be used as a building exterior design element. It is suitable for Korea, where land is absolutely short of and high density city center development is being made.
However, to apply BIPV system to the exterior of the building, the design and the structural characteristics of BIPV modules should be identified unlike general PV systems, and shape analysis of land and building, harmony with adjacent buildings, shade of neighboring buildings, installation angle, and water‐tightness, air‐tightness and insulation as a construction material should be additionally considered. Accordingly, in this article, ‘Seoul City Hall’ under construction was selected as a standard model and major consideration elements in BIPV system design such as insolation, shade, azimuth and tilt angle were reviewed. Based on the review results, neighboring land was analyzed and damage by shade was analyzed through shading simulation by season (winter solstice, the spring equinox, the autumnal equinox and summer solstice) and by time. Additionally, using PVSYST, a solar generation simulation tool, annual generation amount and comprehensive efficiency were estimated by entering detailed data according to amount of insolation, solar installation angle, direction, module, inverter specifications and array configuration. The change in the amount of power generated was observed by adjusting the azimuth (right west~ right south ~ fight east, 15° interval) and tilt angle (0~90°, 15° interval). Based on the results, the installation method to maximize the efficiency of energy performance in BIPV system was proposed.
Keywords : BIPV (Building Integrated Photovoltaic)
With the recent continuous growth of world economy, energy demand is increasing rapidly. As more than 80% of world energy consumption depends on the fossil fuel such as oil and coal, global society is experiencing serious air pollution and weather change because of the destroyed environments. Related to this, many countries in the world including Korea tried to replace the existing fossil fuels with infinite, clean, cheap new regeneration energy and change the paradigm of national industry. In this study, BIPV system which shows explosive growth among solar power generation system among new regeneration energies was selected as a main study subject. BIPV(Building Integrated Photovoltaic) system replaces exterior finishing material of roof and walls with PV modules to satisfy the functions of electricity production and exterior finishing materials. It does not need a separate installation place unlike other conventional solar generation system and it can save cost because it replaces conventional exterior finishing materials. As it is being developed in the form of curtain wall, roof window, shade or PV roof tile, it can be used as a building exterior design element. It is suitable for Korea, where land is absolutely short of and high density city center development is being made.
However, to apply BIPV system to the exterior of the building, the design and the structural characteristics of BIPV modules should be identified unlike general PV systems, and shape analysis of land and building, harmony with adjacent buildings, shade of neighboring buildings, installation angle, and water‐tightness, air‐tightness and insulation as a construction material should be additionally considered. Accordingly, in this article, ‘Seoul City Hall’ under construction was selected as a standard model and major consideration elements in BIPV system design such as insolation, shade, azimuth and tilt angle were reviewed. Based on the review results, neighboring land was analyzed and damage by shade was analyzed through shading simulation by season (winter solstice, the spring equinox, the autumnal equinox and summer solstice) and by time. Additionally, using PVSYST, a solar generation simulation tool, annual generation amount and comprehensive efficiency were estimated by entering detailed data according to amount of insolation, solar installation angle, direction, module, inverter specifications and array configuration. The change in the amount of power generated was observed by adjusting the azimuth (right west~ right south ~ fight east, 15° interval) and tilt angle (0~90°, 15° interval). Based on the results, the installation method to maximize the efficiency of energy performance in BIPV system was proposed.
Keywords : BIPV (Building Integrated Photovoltaic)
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